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光解水制氢的原理
来源:氢产业网 发表时间:2018-3-31 10:30:24 阅读:16191
光催化反应可以分为两类“降低能垒”(down hil1)和“升高能垒”(up hil1)反应。光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应,此类反应的△G<0,反应过程不可逆,这类反应中在
光催化剂
的作用下引发生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基团。水分解生成H2和O2则是高能垒反应,该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1),此类反应将
光能转化
为
化学能
。
要使水分解释放出氢气,
热力学
要求作为
光催化材料
的
半导体材料
的导带电位比氢
电极电位
EH+/H2稍负,而价带电位则应比氧
电极电位
Eo2/H2O稍正。光解水的原理为:
光辐射
在半导体上,当辐射的能量大于或相当于半导体的
禁带宽度
时,半导体内电子受激发从价带跃迁到导带,而空穴则留在价带,使电子和空穴发生分离,然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。Khan等提出了作为光催化分解水制氢材料需要满足:高稳定性,不产生光腐蚀;价格便宜;能够满足分解水的
热力学
要求;能够吸收
太阳光
。
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